decltype

博主前面引入了 auto 的自动类型推导，decltype() 是 C++11 引入的另一个类型推导工具，用于获取表达式或变量的类型。它可以在编译期静态地分析表达式的类型并返回对应的类型定义，而不会实际执行表达式。

简单来说，decltype() 的作用是：评估一个表达式的类型并返回该类型。

2. 为什么需要 `decltype()`？

有时候类型过于复杂，例如标准库容器中的迭代器类型；decltype() 可以使代码更简洁。
在模板代码中，需要确定某些表达式的返回类型或变量的类型。
结合 auto 使用，能提供强大的类型推导能力。

在某些情况下，decltype() 比 auto 更灵活，因为 auto 偏向用于变量声明，而 decltype() 偏向静态分析类型。
auto 在定义对象进行类型推导时更关心被推导的对象在内存中实际存储的值，而不是其类型，相反 decltype 则偏向被推导对象的类型

3. 如何使用 `decltype()`？

基本用法

decltype(expr) 返回表达式 expr 的类型，并通过其类型静态推导出变量。

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int a = 10;
    
    decltype(a) b = 20; // b 的类型与 a 相同，都是 int
    decltype(a + b) c = 30; // a + b 的类型是 int，c 的类型也是 int

    cout << "b: " << b << " c: " << c << endl;

    return 0;
}

推导复杂类型

例如应用于 STL 容器的迭代器：

#include <vector>
using namespace std;

int main() {
    vector<int> vec{1, 2, 3};
    decltype(vec.begin()) it = vec.begin(); // 推导为 vector<int>::iterator
    *it = 10; // 修改迭代器指向的值
}

推导函数返回类型

decltype() 常用于模板和函数返回类型的推导：

#include <iostream>
using namespace std;

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

// 使用 decltype 推导函数返回类型
template<typename T1, typename T2>
auto addTemplate(T1 a, T2 b) -> decltype(a + b) {
    return a + b;
}

int main() {
    int x = 1;
    double y = 2.5;

    cout << "Result: " << addTemplate(x, y) << endl; // 自动推导返回类型为 double
    return 0;
}

推导成员变量类型

decltype() 可以获取类的成员变量或成员函数的类型：

#include <iostream>
using namespace std;

struct MyStruct {
    int num;
    double d;
};

int main() {
    decltype(MyStruct::num) var = 42;   // var 的类型是 int
    decltype(MyStruct::d) var2 = 3.14;  // var2 的类型是 double

    cout << var << ", " << var2 << endl;
}

4. 使用 `decltype()` 的注意点

decltype() 不会实际调用表达式：

表达式在 decltype() 中不会执行，只是用于推导类型。例如：
```
int func() noexcept { return 42; }

decltype(func()) x = 0; // 不会调用 func()
```
区分左值与右值：

decltype() 的结果会受表达式的值类别（左值/右值）的影响：
- 如果表达式是左值，则返回类型为一个引用类型。
- 如果表达式是右值，则返回类型为该类型本身。
左值和右值的区别在于，右值关心的是内存中实际存储的值，而左值关心的是对内存的操作

示例：
```
int x = 0;
decltype(x) y = x;   // y 的类型是 int，因为 x 作为右值表示实际的值
decltype((x)) z = x; // z 的类型是 int&，因为 (x) 是左值引用（左值表达式）表示对 x 映射的内存进行操作
```

结合 auto 和 decltype：

结合使用 auto 和 decltype() 可以实现更灵活的类型推导，而且避免 auto 自动类型推导时产生的类型退化。

const int a = 5；
auto var1 = a;            // 由于 auto 自动推导产生类型退化，结果为 int
decltype(auto) var2 = a;  // 由于 decltype 对 a 在编译期静态类型分析， var2 的类型与 a 相同，为 const int

decltype(auto) 引入 (C++14):
decltype(auto) 可以同时结合 auto 和 decltype() 的特点，用于推导表达式的真实类型（包括引用）。

int x = 10;
int& rx = x;

auto v1 = rx;           // 由于 auto 类型退化 v1 是 int 类型
decltype(auto) v2 = rx; // 由于 decltype 的静态类型分析 v2 是 int& 类型，是 rx 的引用

理解 C++ 自动类型推导·：decltype